Лекція 5 екосистеми

В процесі читання виділіть маркером або підкресліть складові частини екосистеми.

Термін "екосистема" запропонував у 1935 р. англійський ботанік Тенслі.

Екосистема - це сукупність живих істот та середовище їх існування, функціонально поєднані між собою і здатні здійснювати довготривалий і замкнений кругообіг біогенних речовин за рахунок потоку енергії, що надходить ззовні.

Екосистема - основна одиниця біосфери, яка є об"єктом вивчення екології.

Екосистема складається з біотопу та біоценозу.

Біотоп - це ділянка поверхні землі (або чогось іншого, наприклад, дерева) з більш-менш однорідними умовами існування (грунтом, мікрокліматом, рельєфністю і т. д.).

Біоценоз - це сукупність живих організмів, що населяють біотоп: рослин (фітоценоз), тварин (зооценоз), мікроорганізмів (мікробіоценоз).

Дуже близьким до терміну "екосистема" є термін "біогеоценоз", автором якого є російський вчений Сукачов (1940 р.), -- тут біотопом є ділянка земної поверхні в межах певної рослинної формації, наприклад, біогеоценоз соснового лісу. Епіфітні угруповання, що пишно розвиваються на верхівках дерев у дощових тропічних лісах, біогеоценозом назвати не можна. А от екосистемою можна назвати і такі епіфітні угруповання, і біогеоценоз соснового лісу -- якщо вони відповідають вищенаведеному визначенню екосистеми, тобто живі істоти поєднані між собою та з оточуючим середовищем функціональними зв"язками , що забезпечують довготривалий кругообіг біогенних речовин за рахунок потоку енергії, що надходить ззовні ( в основному від Сонця).

Біогенні елементи -- це хімічні елементи, що постійно входять до складу організмів та виконують життєво необхідні біологічні функції (кисень, вуглець, фосфор, азот та ін.). Їх запас обмежений, тому, щоб виросли нові організми, старі повинні вмерти, розкластися і повернути в грунт запас біогенних речовин, який вони нагромадили у своєму тілі. Цей процес називається кругообігом біогенних елементів.

Отже, кругообігом називається процес багаторазової участі елемента в життєдіяльності організмів.

"Функція" в перекладі з латині -- "виконання, здійснення" -- спосіб діяння елемента системи, спрямований на досягнення певного ефекту. Всі живі істоти прагнуть досягти одного ефекту -- якомога комфортнішого життя. Але таке бажання травоїдних обмежується голодом хижаків, а під час полювання частина слабших особин у зграї вовків може загинути від зубів своїх родичів. Інтереси і, відповідно, функціонування особини можуть вступати в протиріччя з інтересами зграї чи популяції в цілому. Занадто збільшившись, популяція травоїдних, наприклад, кролів, може знищити всю рослинність і тим самим -- всю екосистему. І справді, багато екосистем загинуло. Залишились ті, що самоврегулювались за допомогою зворотних зв"язків --тобто відбувся природний відбір екосистем.

В екосистемі здійснюється кругообіг біогенних речовин, які на протязі одного року можуть обернутись кілька разів (з грунту потрапити в траву, далі - в тіло кролика, з його продуктами життєдіяльності -- знову в грунт і т. д.). Енергію для цього руху запасає трава, вловивши в процесі фотосинтезу енергію Сонця. Але в процесі перетворень біомаси трави в біомасу тіла травоїдної тварини енергія розсіюється (частина йде на потреби дихання, руху тварини, підтримання температури тіла і т.д.), в основному у вигляді тепла. Всього лише близько 1% енергії, накопиченої травою, перейде в енергію тіла кролика. Якщо ж кролика з"їсть лис, то в його тілі відбудеться приріст біомаси, еквівалентний 10% поглинутої з м"ясом кролика енергії. Якщо лиса з"їсть вовк, його біомаса збільшиться на ті ж 10% від енергії, яку йому дала здобич. Тому абсолютна більшість травоїдних тварин і всі всеїдні мають схильність до хижацтва. Через те, що в процесі руху біогенних елементів від одних організмів до інших розсіюється від 90 до 99% енергії, вона не утворює кругообігу --є лише однонапрямлений потік енергії від Сонця.

Структура екосистеми. Згадаємо, що таке система взагалі та що таке її структура. Система -- це сукупність елементів, пов"язаних певними законами взаємодії. Елементи - це зміст системи, а закони взаємодії - це структура системи, або її внутрішня форма. Елементи екосистеми -- рослини, тварини, мікроорганізми, їх залишки, грунт або інший субстрат з його вологістю, рельєфом і т. д. Структура екосистеми -- це закони взаємодії між цими її елементами. Оскільки енергія в екосистему надходить від рослин, саме вони в основному визначають структуру екосистеми в цілому). А яка на даній ділянці земної поверхні розвинеться рослинність, визначається характером грунту, погодними умовами, кількістю сонячної енергії, температурою.

Просторова структура екосистеми визначається насамперед фітоценозом: вертикальна -- розподілом у просторі надземної та підземної частини рослин (це ярусність, або стратифікація), горизонтальна -- географічною зональністю рослинності (від тропічної до полярної зон). Для екосистем нижчого рангу (дрібніших), горизонтальна структура визначається неоднорідністю мікрорельєфу, хімічного складу грунту, його вологістю, діяльністю тварин, людини, стихійними явищами (пожежі, повені, урагани). Така дрібномасштабна структура називається мозаїчністю.

Отже, просторова структура екосистеми -- це закономірності розподілу у просторі її елементів: вертикальна структура -- це ярусність, або стратифікація, горизонтальна структура -- це зональність та мозаїчність.

Видова структура екосистеми -- це закони взаємодії між видами, що входять до її складу; вони визначають видову різноманітність та співвдношення чисельності видів.

Трофічна (функціональна) структура екосистеми -- це закономірності кругообігу біогенних речовин і передачі енергії їжі від її джерела через послідовний ряд організмів.

Харчовий, або трофічний, ланцюг -- це перенесення енергії їжі шляхом поїдання одних організмів іншими. Трофічні ланцюги бувають пасовищними (починаються від рослин), і детритними (починаються від мертвої органічної речовини).

Приклад пасовищного трофічного ланцюга: трава --> коник --> жаба --> вуж --> кіт. Стрілки показують перехід енергії їжі в трофічному ланцюгу.